《电子设备强迫风冷热设计规范方案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子设备强迫风冷热设计规范方案（61页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、.wd电子设备的强迫风冷热设计标准20xx-04-19 发布 20xx-04-19 实施深圳市英可瑞科技开发修订信息表版本修订人修订时间修订内容V1.0何勇志20xx-04-19新拟制目录目录3前言51目的62 适用范围63 关键术语64引用/参考标准或资料75 标准内容85.1 遵循的原那么85.2 产品热设计要求85.2.1产品的热设计指标85.2.2 元器件的热设计指标85.3 系统的热设计95.3.1 常见系统的风道构造95.3.2 系统通风面积的计算145.3.3 系统前门及防尘网对系统散热的影响145.4 模块级的热设计145.4.1 模块损耗的计算方法145.4.2 机箱的热设计
2、145.5 单板级的热设计145.5.1 选择功率器件时的热设计原那么155.5.2 元器件布局的热设计原那么155.5.3 元器件的安装155.5.4 导热介质的选取原那么165.5.5 PCB板的热设计原那么165.5.6 安装PCB板的热设计原那么185.5.7 元器件结温的计算185.6 散热器的选择与设计205.6.1散热器需采用的强迫冷却方式的判别205.6.2 强迫风冷散热器的设计要点205.6.3 风冷散热器的辐射换热考虑225.6.4 海拔高度对散热器的设计要求225.6.5 散热器散热量计算的经历公式225.6.6强化散热器散热效果的措施235.7风扇的选择与安装的热设计原
3、那么235.7.1多个风扇的安装位置235.7.2风扇与最近障碍物间的距离要求235.7.3消除风扇SWIRL影响的措施245.7.4抽风条件下对风扇选型的限制245.7.5降低风扇噪音的原那么255.7.6解决海拔高度对风扇性能影响的措施265.7.7确定风扇型号的方法265.7.8吹风与抽风方式的选择原那么265.7.9延长风扇寿命与降低风扇噪音的措施275.7.10风扇的串列与并联275.8防尘对产品散热的影响305.8.1抽风方式的防尘措施305.8.2吹风方式下的防尘措施305.8.3防尘网的选择方法306 产品的热测试306.1 进展产品热测试的目的306.1.1热设计方案优化30
4、6.1.2热设计验证316.2 热测试的种类及所用的仪器/设备316.2.1温度测试316.2.2速度测量326.2.3流体压力的测量337 附录347.1 元器件的功耗计算方法347.1.1电阻347.1.2 变压器347.1.3 功率器件耗散功率计算357.2 散热器的设计计算方法367.2.1散热器的热阻367.2.2 散热器的流阻367.3 冷板散热器的计算方法367.3.1 冷板的换热方程367.3.2 冷板的换热系数377.3.3 冷板的总效率377.3.4 冷板的设计计算377.4 强迫风冷产品热设计检查模板397.4.1 元器件的选择、排列与安装时的热设计397.4.2 模块布
5、局及构造的的热设计407.4.3 机柜的热设计40前言 本标准由深圳市英可瑞科技开发研发部发布实施，适用于本公司的产品设计开发及相关活动。本标准由我司所有的产品开发部门遵照执行。本标准于20xx-04-19批准发布；本标准拟制部门：开发部；本标准拟制人：何勇志；审核人：XXX；本标准标准化审查人：万丽琴；本标准批准人：XXXX；1目的建设一个电子设备在强迫风冷条件下的热设计标准，以保证设备内部的各个元器件如开关管、整流管、IPM模块、整流桥模块、变压器、滤波电感等的工作温度在规定的范围内，从而保证电子设备在设定的环境条件下稳定、安全、可靠的运行。2 适用范围本热设计标准适用于强迫风冷电子设备设
6、计与开发，主要应用于以下几个方面： 机壳的选材 构造设计与布局 器件的选择 散热器的设计与选用 通风口的设计、风路设计 热路设计 风扇选择3 关键术语3.1 热环境设备或元器件的外表温度、外形及黑度，周围流体的种类、温度、压力及速度，每一个元器件的传热通路等情况。3.2 热特性设备或元器件温升随热环境变化的特性，包括温度、压力和流量分布特征。3.3导热系数(W/mK)表征材料热传导性能的参数指标，它说明单位时间、单位面积、负的温度梯度下的导热量。3.4 对流换热系数W/m2K对流换热系数反映了两种介质间对流换热过程的强弱，说明了当流体与壁面间的温差为1时，在单位时间通过单位面积的热量。3.5
7、热阻(/W)反映介质或介质间传热能力的大小，说明了1W热量所引起的温升大小。3.6流阻(Pa) 流阻反映了流体流过某一通道时所产生的压力差。3.7 雷诺数Re雷诺数的大小反映了流体流动时的惯性力与粘滞力的相对大小，雷诺数是说明流体流态的一个相似准那么。3.8 普朗特数(Pr)普朗特数是说明流体物理性质对换热影响的相似准那么。3.9 格拉晓夫数(Gr)格拉晓夫数反映了流体所受的浮升力与粘滞力的相对大小，是说明自然对流换热强度的一个相似准那么。3.10 定性温度确定对流换热过程中流体物理性质参数的温度。3.11 肋片的效率表示某扩展外表单位面积所能传递的热量与同样条件下光壁所能传递的热量之比。3.
8、12 黑度实际物体的辐射力和同温度下黑体的辐射力之比，它取决于物体种类、外表状况、外表温度及外表颜色。3.13 努谢尔特数Nu(Nusseltl)反映出同一流体在不同情况下的对流换热强弱，是一个说明对流换热强弱的相似准那么。3.14 传热单元数NTU为无因次量，其数值反映了在给定条件下所需传热面积的大小，是一个反映冷板散热器综合技术经济性能的指标。3.15 冷板的传热有效度E衡量冷板散热器在传递热量方面接近于理想传热状况的程度，它定义为冷板散热器的实际传热量和理论传热量之比，为无因次量。3.16 防尘网的阻力防尘网对气流形成阻力。防尘网积灰，阻力增加，当阻力增大到某一规定值时，过滤器报废。新防
9、尘网的阻力称“初阻力；对应防尘网报废的阻力值称“终阻力。设计时，常需要一个有代表性的阻力值，以核算系统的设计风量，这一阻力值称“设计阻力，惯用的方法是取初阻力与终阻力的平均值。3.17 外部环境温度的定义自冷时指距设备各主要外表80mm处的温度平均值；强迫风冷使用风扇时指距离空气入口80200mm截面的温度平均值。3.18 机箱外表的温度定义机箱外表温度指在机箱各外表几何中心处的温度。3.19 设备风道的进、出口风温的定义冷却空气入/出口温度指在入口或出口处与风速方向垂直的截面内各点温度的平均值。3.20 冷板散热器 指采用真空钎焊、锡焊、铲齿或插片工艺成型的齿间距较密，宽高比较大的散热器。4
10、引用/参考标准或资料以下标准包含的条文，通过在本标准中引用而构本钱标准的条文。在标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用以下标准最新版本的可能性。JB/T 9684-2000电力半导体器件用散热器使用导那么JB/T 5781-1991电力半导体器件用型材散热器技术条件GJB/Z299C-2006 电子设备可靠性预计手册GB/T 12992-91 电子设备强迫风冷热特性测试方法GB/T 12993-91 电子设备热性能评定电子设备构造设计标准手册5 标准内容5.1 遵循的原那么1进展产品的热设计应与电气设计、构造设计同时进展，平衡热设计、构造设计、电气设计各种
11、需求。2热设计应遵循相应的国际、国内标准、行业标准、公司标准。3热设计应满足产品的可靠性要求，以保证设备内的元器件均能在设定的热环境中正常工作，并保证到达设定的MTBF指标。4各个元器件的参数选择、安装位置与方式必须符合散热要求。 元器件的发热外表与散热外表之间的接触热阻应尽可能小。 根据元器件的损耗大小及温升要求确定是否加装散热器。 在规定的使用期限内，冷却系统(如风扇等)的故障率应比元件的故障率低。5模块的控制回路中尽可能加装温度继电器、压力继电器等热保护回路以及风速调节回路，以提高系统的可靠性。6在进展热设计时，应考虑相应的设计冗余，以防止在使用过程中因工况发生变化而引起的热耗散及流动阻
12、力的增加。7热设计应考虑产品的经济性指标，在保证散热的前提下使其构造简单、可靠且体积最小、本钱最低。冷却系统要便于测试与维护。8采用强迫风冷的条件：在常压下，强迫风冷的应用范围为0.04-0.31W/cm2，小于0.04W/cm2采用自然冷却，大于0.31 W/cm2须采用水冷或其它外表冷却。5.2 产品热设计要求5.2.1产品的热设计指标散热器的外表温度最高处的温升应小于45. 模块内部空气的平均温升应小于20。5.2.2 元器件的热设计指标元器件的热设计指标应符合?元器件降额标准?，具体指标如下：1功率器件的工作结温应小于最大结温的(0.5-0.8)倍对额定结温为175的功率器件, 工作结
13、温小于140.对额定结温为150的功率器件, 工作结温小于120.对额定结温为125的功率器件, 工作结温小于100. 2碳膜电阻120金属膜电阻-100/压制线绕电阻-150/涂剥线绕电阻-225 3变压器、扼流圈外表温度A级90/B级-110/F级-150/H级-1804电容器的外表温度纸质电容器 75-85电解电容器 65-80薄膜电容器 75-85云母电容器 75-85陶瓷电容器 75-855.3 系统的热设计5.3.1常见系统的风道构造5.3.1.1系统风道设计的一些 基本原那么： 尽量采用直通风道，防止气流的转弯。在气流急剧转弯的地方，应采用导风板使气流逐渐转向，使压力损失到达最小
14、。 尽量防止骤然扩展和骤然收缩。 进、出风口尽量远离，防止气流短路。 在机柜的面板、侧板、后板没有特别要求一般不要开通风孔，防止气流短路。图1：系统布局要点示意图 为防止上游的热量回流到下游，影响其散热，可以采用独立风道，分开散热。 风道设计应保证系统各个区域散热均匀，防止在回流区和低速区产生热点。 并联风道应根据各风道散热量的要求分配风量, 防止风道阻力不合理布局。 要防止风道的上下压区的短路。 最大损耗的元器件应靠近出风口。 保证进、出风口面积大于风扇的通风面积。 保证空气流通并能够以较大的风速流过较热的区域。 防止在两个热点之间用一个小风扇来冷却。 温度敏感的元器件应尽量靠近风扇入口。 尽可能采用吹风以防止灰尘聚积。 尽可能采用空隙率较大的防尘网以减小阻力。 高热器件的位置要求如果不能消除SWIRL的影响，即无法保证流出风扇框的流场是近似均匀的流场，那么必须防止布置高热器件在流场的旋涡区域，因为该区域风速
